生物化学(下册)期末考试复习资料

生物化学下册复习资料第一章核酸通论一、核酸的发现和研究简史Crick提出遗传信息传递的中心法则：遗传信息从DNA传到RNA，再传到蛋白质，一旦传给蛋白质就不再转移。二、核酸的种类和分布核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。所有生物细胞都含有这两类核酸。1）脱氧核糖核酸（DNA）：遗传信息的贮存和携带者，生物的主要遗传物质。在真核细胞中，DNA主要集中在细胞核内，组成染色体（染色质），线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。原核细胞没有明显的细胞核结构，DNA存在于核区。原核生物染色体（只有一条）DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环状双链DNA，真核生物染色体是线型双链DNA。病毒或只含有DNA或只含有RNA，从未发现两者兼有的病毒。2）核糖核酸（RNA）：主要参与遗传信息的传递和表达过程，细胞内的RNA主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中，病毒中RNA本身就是遗传信息的储存者。参与蛋白质合成的RNA有三大类：转移RNA(tRNA)、核糖体RNA（rRNA）、信使RNA（mRNA）。无论是真核生物还是原核生物都有这三类RNA。三、核酸的生物功能1、DNA是主要的遗传物质2、RNA生物学功能1）控制蛋白质合成；2）遗传物质，遗传信息的加工和进化3）作用于RNA转录后加工和修饰4）基因表达与细胞功能的调节5）生物催化与其他细胞持家功能第二章核酸的结构一、核酸是一种多聚核苷酸，它的基本结构单位是核苷酸。核苷酸还可以进一步分解成核苷和磷酸。核苷再进一步分解成碱基和戊糖。碱基分两大类：嘌呤碱和嘧啶碱。所以，核酸是由核苷酸组成的，而核苷酸又由碱基、戊糖和磷酸组成。核酸两类核酸的基本化学组成核苷酸磷酸核苷戊糖碱基核酸的分类就是根据所含戊糖种类的不同而分为核糖核酸和（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）DNARNA嘌呤碱腺嘌呤A鸟嘌呤G腺嘌呤A鸟嘌呤G嘧啶碱胞嘧啶C胸腺嘧啶T胞嘧啶C尿嘧啶U戊糖D-2-脱氧核糖D-核糖酸磷酸磷酸二、核苷酸1、碱基（具体标号见书P479）1）嘧啶碱CTU2）嘌呤碱3、稀有碱基如：次黄嘌呤I、二氢尿嘧啶D另：对于RNA来说T是稀有碱基；对于DNA来说U是稀有碱基2）核苷由戊糖和碱基缩合而成。糖与碱基之间以糖苷键相连接。糖的第一位碳原子（C1）与嘧啶碱的第一位氮原子（N1）或与嘌呤碱的第九位氮原子（N9）相连接。所以糖与碱基间的连键是N—糖苷键。对核苷命名时，必须先冠以碱基的名称。糖环中的碳原子标号右上角加撇“’”，而碱基的原子的标号不加撇“’”，以示区别。稀有核苷：碱基不变，但是碱基与糖的连接方式发生变化。如假尿嘧啶（ψ），糖不是与尿嘧啶的N1相连，而是与C5相连。假尿嘧啶（稀有核苷，由于其碱基为U，所以不是稀有碱基）例：一条RNA链的碱基排列顺序为—AGCUTGCIDGψA—，这条链中的稀有碱基数目为3个（T、I、D）；稀有核苷数目为4个（T、I、D、ψ）【写入链中的I、D等是稀有核苷，如I为次黄嘌呤核苷】3）核苷酸（核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化，形成核苷酸）核糖核苷的糖环上有3个自由羟基（2’、3’、5’），脱氧核苷的糖环上有2个自由羟基(3’、5’)，生物体内游离存在的核苷酸多是5’—核苷酸。与5’C相连一个磷酸分子的为*MP,连两个磷酸分子的为*DP，连三个磷酸分子的*TP。因此常见的核苷酸类型分别为腺嘌呤核苷酸（AMP），腺嘌呤脱氧核苷酸（dAMP），依次类推为GMP、dGMP、CMP、dCMP、UMP、dTMP。最常见的是腺苷三磷酸ATP（腺嘌呤核苷三磷酸），结构见书（P482）。AG三、核酸的共价结构（一级结构）核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子。核酸的一级结构指核酸的核苷酸序列。组成核酸的核苷酸是以3’,5’—磷酸二酯键彼此连接起来的。(见书P483图13-2)四、DNA的二级结构1、Chargaff规律（1）所有生物的DNA中，A=T，G=C，A+C=G+T，且A+G=C+T。（2）DNA的碱基组成具有种的特异性。（3）DNA碱基组成没有组织和器官的特异性。（4）年龄、营养状况、环境等因素不影响DNA的碱基组成。2、DNA的二级结构：双螺旋Watson&CrickDNA的双螺旋模型特点（图见P486）（1）两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成。（2）磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A—T，G—C配对（碱基配对原则，Chargaff定律）（3）螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对重复一次，间隔为3.4nm。大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽。小沟位于双螺旋的互补链之间,而大沟位于相毗邻的双股之间。碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行；两条核苷酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起；螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持。3、DNA的三级结构：超螺旋是DNA三级结构的主要形式。五、RNA的高级结构天然RNA分子都是单链线形分子，只有部分区域是双螺旋结构。1、tRNA的高级结构1）二级结构是三叶草形（见P496图13-18）由氨基酸臂、二氢尿嘧啶(DHU)环、反密码环、额外环和TψC环等5个部分组成。氨基酸臂：7对碱基组成，富含鸟嘌呤，末端为CCA，接受活化的氨基酸二氢尿嘧啶环：由8-12个核苷酸组成，具有两个二氢尿嘧啶。通过由3-4个碱基组成的双螺旋区与tRNA分子的其余部分相连。反密码环：由7个核苷酸组成。环中部为反密码子，由3个碱基组成。次黄嘌呤核苷酸I长出现于反密码子中。反密码子环通过由5个碱基组成的双螺旋区与tRNA的其余部分相连。反密码子可识别信使RNA的密码子。额外环：由3-18个核苷酸组成。不同的tRNA具有不同大小不同的额外环，无所以是tRNA分类的重要指标。假尿嘧啶核苷—胸腺嘧啶核糖核苷（TψC环）由7个核苷酸组成，通过由5对碱基组成的双螺旋区与tRNA的其余部分相连。除个别例外，几乎所有tRNA在此环中都含有TψC。2）倒L形的三级结构2、rRNA的高级结构细菌：16SrRNA、5SrRNA、23SrRNA组成30S转录单位真核：18SrRNA、5.8SrRNA，28SrRNA组成45S的转录单位，5SrRNA单独转录。3、mRNA的高级结构原核mRNA的结构特点：多顺反子，前端有一段SD序列，富含嘌呤。真核mRNA的结构特点：单顺反子，断裂基因，有5’帽子，3’polyA。5′帽子：由甲基化酶催化;可抵抗5´核酸外切酶降解mRNA;可为核糖体提供识别位点，使mRNA很快与核糖体结合，促进蛋白质合成起始复合物的形成。3′端有一段约30-300核苷酸的polyA：转录后由poly(A)聚合酶催化加尾;PolyA是mRNA由核进入胞质所必需的形式;polyA与mRNA半寿期有关，PolyA大大提高mRNA在胞质中的稳定性。第三章核酸的物理化学性质一、核酸的水解1、按磷酸二酯键断裂的方式可将核酸酶分为两类：一类是在3’—OH与磷酸基之间断裂，其产物是5’—磷酸核苷酸或寡核苷酸。另一类是在5’—OH与磷酸基之间断裂，其产物是3’—磷酸核苷酸或寡核苷酸.2、限制性内切酶（脱氧核糖核酸酶类）：指能够识别双链DNA分子的特定序列，在其识别位点中或在其附近切割DNA分子的一类内切酶。具有严格的碱基序列专一性，主要降解外源的DNA。第一个是从大肠杆菌中发现的。限制性内切酶已成为基因工程最重要的工具酶。二、核酸的紫外吸收碱基、核苷、核苷酸和核酸在240～290nm的紫外波段有强烈的光吸收。λmax=260nm纯DNA的A260/A280应为1.8（1.65-1.85）；纯RNA的A260/A280应为2.0。若溶液中含有杂蛋白或苯酚，则A260/A280比值明显降低。1A值相当于：50ug/mL双螺旋DNA或：40ug/mL单链DNA（或RNA）或：20ug/mL寡核苷酸。在DNA的变性过程中，摩尔吸光系数增大（增色效应）在DNA的复性过程中，摩尔吸光系数减小（减色效应）三、核酸的变性、复性及杂交1、变性：核酸变性指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链，不涉及共价键断裂。由升高温度引起的称热变性；由酸碱度改变的称酸碱变性。尿素是常用的变性剂。变性后一系列物化性质也随之改变：260nm吸收值升高、粘度降低，浮力密度升高、二级结构改变，部分失活等。DNA的变性是爆发式的，变性作用发生在一个很窄的温度范围内。加热变性使DNA双螺旋结构失去一半时的温度成为该DNA的熔点或溶解温度（Tm）。DNA的Tm值一般在82—95°C之间。DNA的Tm值与下列因素有关：①DNA均一性②G-C含量与Tm值成正比③介质中离子强度2、复性：变性DNA在适当（一般低于Tm20～25℃）条件下，两条链重新缔合成双螺旋结构。DNA复性后，很多物化性质又得到恢复。热变性DNA在缓慢冷却时可以复性，快速冷却不能复性。DNA片段越大，复性越慢；DNA浓度越大，复性越快。3、核酸的杂交：不同来源的DNA单链间或单链DNA与RNA之间只要有碱基配对的区域，在复性时可形成局部双螺旋区，称核酸分子杂交。制备特定的探针通过杂交技术可进行基因的检测和定位研究。实例：southern印迹法。第四章糖酵解作用机体内主要提供能量的物质是ATP。ATP的形成主要通过两条途径，一条是由葡萄糖彻底氧化为二氧化碳和水，从中释放出大量自由能形成大量的ATP（三羧酸循环）。另一条是在没有氧分子参加的条件下，即无氧条件下，由葡萄糖讲解为丙酮酸，并在此过程中产生2分子ATP(EMP途径)。葡萄糖还可在机体内以多糖的形式进行贮存，需要时，可由糖原迅速动员起来。糖酵解途径(过程)是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径，简称EMP途径，是葡萄糖分解代谢所经历的共同途径。糖酵解（glycolysis）是动物肌肉利用葡萄糖经历丙酮酸最后转化为乳酸的过程。发酵（简称酒精发酵）是由酵母菌将葡萄糖转化为酒精的过程。从能量观点出发，可以把酵解过程划分为两个方面。一方面葡萄糖转变为乳酸是物质的分解过程，其中伴随有自由能的释放，即放能过程；另一方面ADP和无机磷酸形成ATP，则是吸能过程。整个过程需要10种酶，每种酶都有Mg2+离子作为辅助因子。一、糖酵解途径（P67图22-1）场所：细胞质胞液条件：无氧糖酵解总反应式葡萄糖+2NAD++2ADP+2Pi2丙酮酸+2NADH+2H++2ATP+2H2O1、糖酵解第一阶段反应机制第一阶段：葡萄糖→葡萄糖－6－磷酸→果糖－6－磷酸→果糖－1，6—二磷酸→甘油醛－3－磷酸和二羟丙酮磷酸→甘油醛－3－磷酸1）葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖：不可逆反应通过己糖激酶（或葡萄糖激酶）活化,第1个ATP消耗,活化葡萄糖以进行后续反应；第一个调节酶2）6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸果糖3）6-磷酸果糖生成1,6-二磷酸果糖：第2个ATP消耗；不可逆反应;磷酸果糖激酶（同工酶）是糖酵解三个调节酶中催化效率最低的酶,因此是糖酵解作用限速酶。该酶需要Mg2+参加反应。第2个调节酶磷酸果糖激酶PFK是变构酶，该部反应是糖酵解限速步骤。ATP也是该反应的底物，因此磷酸果糖激酶受到高浓度ATP的抑制。ATP可降低该酶对6-磷酸果糖的亲和力。ATP对该酶的这种变构效应是由于ATP结合到酶的一个特殊的调控部位上，调节部位不同于催化部位。但是ATP对该酶的这种变构抑制可被AMP解除。因此ATP/AMP的比例关系对此酶也有明显的调节作用。4）1,6-双磷酸果糖分裂3－磷酸甘油醛和二羟丙酮磷酸5）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛－3－磷酸第二阶段：甘油醛-3-磷酸→1,3-二磷酸甘油酸→（转移高能磷酸基生成ATP）3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸和一个ATP6）3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸磷酸：糖酵解中唯一的脱氢反应；生成NADH7）1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸（糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应）:生成2分子ATP1,